Schweizer Wissenschaftler durchbrechen die kosmischen Geschwindigkeitsbeschränkungen des Lichts
Einem internationalen Team von Forschern an der École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Schweiz, ist es gelungen, die Geschwindigkeit von Licht in Glasfasern unter Verwendung einfacher handelsüblicher Instrumente unter normalen Umweltbedingungen zu kontrollieren. Die Entdeckung könnte zu Anwendungen führen, die von optischem Computing bis hin zu Glasfaser-Telekommunikationsindustrie reichen. In jüngster Zeit sind Wissenschaftlern verschiedene Experimente mit Licht gelungen, einschließlich der Verlangsamung und sogar des vollständigen Stoppens von Licht. Der enorme Vorteil der neuen Methode des EPFL-Teams ist, dass keine speziellen Medien wie Kaltgase oder Festkristalle benötigt werden. Darüber hinaus funktioniert die Methode im Gegensatz zu früheren Techniken bei allen Wellenlängen. Sie sind außerdem in der Lage, die Geschwindigkeit des Lichtsignals einzustellen, und erreichen somit eine breite Palette von Verzögerungen. "Dies hat den enormen Vorteil, dass es sich um ein einfaches, kostengünstiges Verfahren handelt, das bei jeder Wellenlänge funktioniert, insbesondere bei Wellenlängen, die in der Telekommunikation verwendet werden", erklärt der Forschungsleiter Luc Thévenaz. Glasfaserleiter kreuzen Städte und Ozeane und übertragen riesige Datenmengen durch das Hochgeschwindigkeits-Datenkommunikationsnetz der Welt. Aber der Glasfaser-Durchsatz ist dadurch beschränkt, wie schnell Daten durch Netze dringen können. Lichtsignale rasen den Informations-Superhighway mit etwa 300.000 Kilometern pro Sekunde hinunter. Aber Informationen können nicht mit dieser Geschwindigkeit verarbeitet werden, da die derzeitige Technologie keine Lichtsignale speichern, verschicken oder verarbeiten kann, ohne dass diese zuerst in elektrische Signale umgewandelt werden, die wesentlich langsamer arbeiten. In einem herkömmlichen Router muss Licht von Glasfasern in ein elektrisches Signal umgewandelt, an ein geeignetes Kabel angeschlossen und dann wieder zu Licht umgewandelt werden. Dieser Prozess kann die Geschwindigkeit des Informationstransfers um den Faktor zehn verlangsamen. Ein Router, der kein elektrisches Signal verwenden muss, wäre von Natur aus schneller. Falls das Lichtsignal durch Licht kontrolliert werden könnte, wäre es möglich, optische Daten ohne die kostspielige elektrische Umwandlung zu verschicken und zu verarbeiten, was die Möglichkeit der Verarbeitung von Informationen mit Lichtgeschwindigkeit eröffnen würde. Das EPFL-Team hat Anwendungen mit langsamem Licht dem einen wichtigen Schritt näher gebracht. Durch die Verwendung einer Technik mit der Bezeichnung Stimulierte Brillouin-Streuung konnten die Forscher nicht nur das Licht um den Faktor drei von seiner gut etablierten Geschwindigkeit von 300 Millionen Meter pro Sekunde in einem Vakuum verlangsamen. Es ist ihnen auch gelungen, es zu beschleunigen - und damit das Licht schneller als die Lichtgeschwindigkeit zu machen. Dr. Thévenaz stellt heraus, dass diese Technologie wesentlich mehr bringen könnte als eine bloße Verbesserung der derzeitigen Telekommunikationsanwendungen. Er geht davon aus, dass die Methode zur Generierung von Mikrowellensignalen mit hoher Leistung verwendet werden könnte, die in den Mobilfunknetzen der nächsten Generation oder zur Verbesserung der Übertragungen zwischen Satelliten verwendet werden könnten.